【正文】 新 建 巴 達(dá) 鐵 路 站 前 Ⅰ 標(biāo) 段康家院高瓦斯隧道安全專項(xiàng)方案編 制: 復(fù) 核: 審 核: 巴達(dá)鐵路站前Ⅰ標(biāo)二經(jīng)部二分部2010年12月2日55中鐵七局集團(tuán)有限公司巴達(dá)鐵路站前Ⅰ標(biāo)段康家院高瓦斯隧道安全專項(xiàng)方案目 錄1編制說明 1 1 1 22工程概況 2 2 2 2 2 3 33瓦斯的定義 4 4 5 74高瓦斯隧道災(zāi)害的預(yù)測(cè)及特點(diǎn) 9 9 105施工安全管理措施 10 12 13 21 25 25 TSP地震波法 25 26 266瓦斯監(jiān)測(cè)、檢測(cè)方案 27 27 28 297瓦斯隧道施工通訊方案 308瓦斯隧道施工防火 31 31 329瓦斯隧道應(yīng)急預(yù)案 35 應(yīng)急預(yù)案適應(yīng)范圍 35 35 36 37 40 40 42 45 4監(jiān)控系統(tǒng)和報(bào)告程序 50、監(jiān)控系統(tǒng) 50 51 51 5演練 51 5310后期處置 53 53 53 53康家院高瓦斯隧道安全專項(xiàng)方案1編制說明1) 鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的相關(guān)定型、參考圖及通用圖。2) 中華人民共和國(guó)主席令《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》(第70號(hào))。3) 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》（GB67222003）。4) 國(guó)務(wù)院令《建筑工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》(第393號(hào))。5) 《安全生產(chǎn)許可證條例》（國(guó)務(wù)院令第397號(hào)）。6) 《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》TB1012020027) 鐵道部《鐵路隧道施工技術(shù)指南》（TZ12042008）。8) 作業(yè)施工、通風(fēng)方案及施工管理嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施作，并要符合《煤礦安全規(guī)程》、《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》。9) 我單位綜合管理、施工技術(shù)和機(jī)械裝備水平以及類似工程施工中的經(jīng)驗(yàn)和工法成果。為了確?？导以和咚顾淼朗┕ぐ踩c質(zhì)量，防止重大安全事故發(fā)生。通過提前制定康家院瓦斯隧道專項(xiàng)施工方案以應(yīng)對(duì)瓦斯、煤層的出現(xiàn)，及時(shí)調(diào)整施工方案，確保工程順利進(jìn)行。本方案適用于巴達(dá)鐵路站前I標(biāo)段第二經(jīng)理部康家院高瓦斯隧道施工。2工程概況康家院隧道設(shè)計(jì)單線，行車速度160Km/h,軌道為次重型預(yù)留重型條件，軌頂至道床底高度為77cm。中心里程DK48+307 ，進(jìn)口里程DK46+736，出口里程DK49+878，隧道全長(zhǎng)3142m。該地區(qū)屬低山侵蝕地貌，自然坡度10～40度，斜坡地段植被茂密，地勢(shì)平坦及溝槽地段多為水田、旱地，隧道上方有青龍嘴村、康家院、尖山鄉(xiāng)五郎廟壩等多個(gè)村莊，鄉(xiāng)村道路離隧道進(jìn)出口各約2Km需新修便道，其它地段均需加寬施工便道。隧址范圍內(nèi)上覆第四系全新統(tǒng)坡崩積層粉質(zhì)粘土夾塊石，沖洪積層，坡殘積層粉質(zhì)黏土；下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)蓬萊組泥巖夾砂巖。⑴粉質(zhì)黏土夾碎塊石（Q4dl+col）:灰黃色，硬塑，塊石占30％左右，其余為粉質(zhì)黏土，～1m,少量大于2m砂巖質(zhì)分布于隧道出口端斜坡中下部，厚0～8m屬Ⅱ級(jí)普通土。⑵粉質(zhì)黏土（Q4al+el）：灰黃色，軟塑狀，塊石占20％左右，砂巖質(zhì)，次梭狀，分布于進(jìn)出口端斜坡下部溝槽內(nèi)，厚0～6m屬Ⅱ級(jí)普通土。⑶ 粉質(zhì)粘土（Q4dl+el）:黃褐色、多為硬塑，部分軟塑于水田表層，坡腳地帶夾少量砂巖質(zhì)塊石，塊石徑0～1m左右, 少量大于2m，坡面有少量大孤石分布，厚0～4m, 屬Ⅱ級(jí)普通土。⑷泥巖夾砂巖:本段以棕黃色泥巖為主，中厚層狀，節(jié)理較發(fā)育，間夾厚層砂巖，開挖暴露后極易風(fēng)化，差異風(fēng)化大，強(qiáng)風(fēng)化層在5m左右，局部風(fēng)化達(dá)6m以上，強(qiáng)風(fēng)化泥巖為Ⅳ級(jí)軟石。受北部大巴山弧形構(gòu)造、東側(cè)川東弧形構(gòu)造帶、西北側(cè)龍門山北東向褶斷帶、南西側(cè)川中北西西向褶皺帶的影響，構(gòu)造線展向多變，呈環(huán)形排列，組成四個(gè)旋回帶，構(gòu)造形跡總的以平緩褶皺為主，斷裂不發(fā)育。川東弧形構(gòu)造帶為一系列N10～30176。E的褶曲組成，一般背斜較緊窄，兩翼不甚對(duì)稱，傾角變化較大，向斜較寬緩。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速區(qū)劃圖》。地表水：主要為溝、塘水。水質(zhì)屬HCOCa2+型水，對(duì)砼無侵蝕性。地下水：主要為孔隙水及基巖裂隙水，第四系土層中含孔隙水，砂巖中含較豐富基巖裂隙水。雨洪期，預(yù)測(cè)最大涌水量4636m3/d 。（1）在外力作用下，泥巖呈碎屑狀剝落，局部形成淺表層坍滑。（2）有毒有害氣體。（3）隧道位于淺層天然氣發(fā)育地區(qū)，鉆孔測(cè)試結(jié)果顯示有天然氣溢出，為高瓦斯隧道。 3瓦斯的定義瓦斯是隧道從地層中涌出的以甲烷為主的各種有害氣體的統(tǒng)稱，由gas音譯而來，其成分比較復(fù)雜，它含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、和?shù)量不等的重?zé)N以及微量的稀有氣體等，但主要成分是甲烷（CH4，俗稱沼氣），占80%～90%。沼氣無色、無味、無毒，難溶于水，比空氣輕，遇火即燃燒或爆炸。鐵路瓦斯隧道遇到瓦斯多出現(xiàn)在煤系地層。瓦斯無色、無味。但若與其它芬芳族氣體混合，則發(fā)出類似蘋果的香味?！?，沸點(diǎn)為164℃，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，，因此易積聚在坑道的滲透性高，擴(kuò)散速度大，容易透過裂隙發(fā)達(dá)，結(jié)構(gòu)松散的巖石。瓦斯微溶于水，%；極易燃燒，但不能自燃，當(dāng)與空氣混合到一定濃度時(shí)，遇火源能燃燒或爆炸，瓦斯無毒，但其成分中的乙烷，丙烷等氣體具有麻醉性，容易使人頭暈?zāi)垦?、頭痛，甚至昏迷，瓦斯?jié)舛冗^高時(shí)，相對(duì)降低空氣中氧氣含量能使人窒息。瓦斯本身是不會(huì)自燃和爆炸的，但當(dāng)和空氣（氧氣）以一定比例混合均勻并達(dá)到一定濃度后，遇到火源，才會(huì)燃燒和發(fā)生爆炸。瓦斯的滲透性極高，擴(kuò)散速度快，容易透過裂隙發(fā)達(dá)、結(jié)構(gòu)松散的巖石或煤層，滲透到隧道開挖空間里。瓦斯在煤體和圍巖中以游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)存在。兩種狀態(tài)的瓦斯是處在不斷變化的動(dòng)平衡中，當(dāng)溫度、壓力等外界條件變化時(shí)，平衡就被打破。壓力升高溫度降低時(shí)，部分瓦斯將由游離狀態(tài)轉(zhuǎn)化為吸著狀態(tài)，反之，壓力降溫度升時(shí)，又會(huì)有部分瓦斯由吸著狀態(tài)轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)。瓦斯是無毒、無色、無味的，但不適合呼吸。瓦斯?jié)舛壬?，空氣中氧氣濃度急劇下降，?huì)引起人員窒息。煤礦許多瓦斯傷亡事故中，有很大部分是瓦斯窒息造成的。瓦斯爆炸必須具備三個(gè)條件：一定的瓦斯?jié)舛?，一定溫度的引火源和足夠的氧氣。瓦斯爆炸之所以產(chǎn)生，是瓦斯氧化反應(yīng)劇烈發(fā)展的結(jié)果。如果生成的熱量超過周圍介質(zhì)的吸熱和散熱的能力，即形成熱量的積聚，促使氧化進(jìn)一步發(fā)展結(jié)果就會(huì)釀成爆炸。瓦斯爆炸是有一定的濃度范圍的，在新鮮空氣中，當(dāng)甲烷濃度低于5%界限時(shí)，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，此燃燒層呈淺蘭色或淡青色；濃度高于16%界限時(shí)，在遇火源時(shí)不爆炸也不燃燒。一般情況下，瓦斯在空氣中的濃度為5%～16%時(shí)，才可能發(fā)生爆炸。當(dāng)然，瓦斯的爆炸界限不是固定不變的。當(dāng)瓦斯中混入某些可燃性氣體時(shí)，不僅增加了爆炸性氣體的總濃度，而且會(huì)使瓦斯爆炸的下限降低。當(dāng)隧道空氣中含有煤塵時(shí)，也會(huì)使瓦斯的爆炸下限降低，增加爆炸的危險(xiǎn)性。此外，瓦斯混合氣體的初溫越高，爆炸界限就越大。所以，當(dāng)隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，高溫會(huì)使原來不具備爆炸條件的瓦斯發(fā)生爆炸。但如有惰性氣體混入，可在一定程度上降高瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性。少量加入惰性氣體可縮小瓦斯爆炸界限，多量加入甚至能使瓦斯混合氣體失去爆炸性。瓦斯爆炸的第二個(gè)必要條件是高溫火源的存在。一般，瓦斯的引火溫度為650～750℃左右。明火、煤炭自燃、電氣火花、熾熱的安全燈網(wǎng)罩、吸煙、甚至撞擊或摩擦產(chǎn)生的火花等，都足以引燃瓦斯。不同濃度的瓦斯引火溫度不同，高溫也可能引燃低濃度的瓦斯。由于瓦斯的熱容量很大()，當(dāng)其遇火后并不立即發(fā)生反應(yīng)，需要遲延一個(gè)很短的時(shí)間后才能燃燒和爆炸，這種現(xiàn)象稱為延遲引火現(xiàn)象。其延遲引火的時(shí)間稱為感應(yīng)期，這種現(xiàn)象對(duì)隧道的安全生產(chǎn)有著重要作用。在使用安全炸藥進(jìn)行爆破時(shí)，即使爆溫能高達(dá)2000 ℃左右，但由于爆焰存在的時(shí)間極短(通常僅為千分之幾秒)，也不致將附近的瓦斯引爆。大量實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)含瓦斯的混合氣體中氧濃度降低時(shí)，瓦斯的爆炸界限隨之縮小，當(dāng)氧濃度低于12%時(shí)，瓦斯混合氣體即失去爆炸性，即使遇到明火也不會(huì)發(fā)生爆炸。瓦斯突出是施工過程中，發(fā)生的一種瓦斯的突然劇烈運(yùn)動(dòng)并造成十分巨大的動(dòng)力效應(yīng)現(xiàn)象，其機(jī)理較為復(fù)雜，但破壞性極大，易引起瓦斯爆炸等突發(fā)性自然災(zāi)害。一般認(rèn)為飽含瓦斯的煤層或地質(zhì)構(gòu)造，在構(gòu)造力、地層靜壓力等的綜合作用下積蓄了較大的彈性能量并處于平衡狀態(tài)，當(dāng)隧道施工影響造成該平衡狀態(tài)下瓦斯壓力體系的破壞時(shí)，巨大的彈性能量和游離瓦斯突然釋放，在極短的時(shí)間內(nèi)大量瓦斯混合物噴射到施工空間，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸。瓦斯突出與地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯含量與地層壓力等密切相關(guān)。普通涌出：煤系地層或巖層中瓦斯緩慢、均勻、長(zhǎng)時(shí)間地向坑道內(nèi)釋放，這是瓦斯涌出的基本形式。瓦斯噴出：含瓦斯煤系地層的地質(zhì)破碎帶、空洞或裂隙中積存有大量的高壓瓦斯，當(dāng)坑道開挖接近時(shí)，瓦斯突然以噴出形式大量釋放。煤巖與瓦斯突出：存在于地層中具有一定壓力的氣體和固體混合物，沖破煤巖覆蓋層后，大量的煤和巖石被拋出，并釋放出大量的瓦斯。煤巖與瓦斯突出前后，都有地應(yīng)力、瓦斯和煤巖的地質(zhì)構(gòu)造與力學(xué)性質(zhì)的種種異常表現(xiàn)。歸納起來發(fā)生突出有三個(gè)主要因素：地應(yīng)力、瓦斯和煤巖結(jié)構(gòu)，而地應(yīng)力和煤巖中瓦斯的存在是引起突出貢獻(xiàn)的主要因素。其突出的一般規(guī)律為：（1）突出最易發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶及其附近，如斷層、褶曲、扭轉(zhuǎn)地帶、火成巖侵入?yún)^(qū)、煤層傾角驟陡、走向拐彎、層厚變化異常等地段。（2）在開挖形成的應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)力增大，突出危險(xiǎn)性隨應(yīng)力增大而增大，如坑道的上隅角，相向開挖接近區(qū)、坑道開挖分支處等。（3）突出次數(shù)和強(qiáng)度，隨煤層厚度和煤層傾角放散初速度高、瓦斯含量大、層理紊亂，無明顯節(jié)理、光澤暗淡、容易粉碎、有分枝型節(jié)理等特征。（4）突出前常出現(xiàn)各種預(yù)兆，如坑道支撐壓力增大；巖塊迸出、掉碴、外鼓或移動(dòng)加?。幻簬r與支架發(fā)生破裂聲、悶雷聲、折斷聲等；瓦斯涌出量忽大忽?。幻簤m增多；煤體及工作面溫度略有下降或升高；煤質(zhì)變軟、干燥；頂鉆夾鉆等。（5）絕大多數(shù)突出發(fā)生在掘進(jìn)工序，尤其在爆破時(shí)，突出的危險(xiǎn)性隨著對(duì)煤體的震動(dòng)而加劇。（6）突出具有延時(shí)性，其遲延時(shí)間從幾分鐘到幾十個(gè)小時(shí)。絕大多數(shù)瓦斯突出發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)，如:斷層、褶曲、向斜、扭轉(zhuǎn)、背斜和火成巖侵入?yún)^(qū)。在地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)，煤層受著強(qiáng)大的地質(zhì)構(gòu)造力的作用而積蓄大量的能量，同時(shí)破壞了的煤體形成了貫通裂隙，促使瓦斯積聚，給突出創(chuàng)造了條件。當(dāng)開挖工作接近這一區(qū)域時(shí)，在地壓的參與下，煤巖中所積蓄的潛能突然釋放，瓦斯突然涌出，就造成瓦斯的突出。就地質(zhì)構(gòu)造來講，向斜的軸部，扭轉(zhuǎn)地帶的突出危險(xiǎn)要大于背斜。煤層中或巖體中的瓦斯含量與瓦斯的壓力是突出的重要因素之一，瓦斯含量與瓦斯壓力越大，突出危險(xiǎn)越大，一般瓦斯突出發(fā)生在瓦斯壓力大于10Mpa的情況。地壓力越大，突出的危險(xiǎn)性越大。埋深增加時(shí)，突出的次數(shù)和強(qiáng)度都有可能增加。此外，在應(yīng)力集中區(qū)，瓦斯突出的危險(xiǎn)性也大幅度增加。在軟弱煤層或巖層中，瓦斯突出的危險(xiǎn)性較高。若煤層頂?shù)装鍨閳?jiān)硬而致密的巖層且厚度較大時(shí)，其彈性與集中應(yīng)力較大，瓦斯不易釋放，其突出危險(xiǎn)也較大。此外，瓦斯突出與隧道的開挖方向和煤層的走向也有一定的關(guān)系，一般兩者垂直時(shí)，瓦斯易突出。煤層比較濕潤(rùn)，隧道涌